20世紀(jì)90年代以來,隨著激光二極管突飛猛進的發(fā)展固體激光器憑借其良好的性能和特性也進入了蓬勃發(fā)展時期。與此同時,高功率固體激光器也理所當(dāng)然地成為了人們研究的熱點之一,研究重點主要集中在輸出功率的提高和光束質(zhì)量的改善等方面,而高功率固體激光器進一步發(fā)展的關(guān)鍵因素主要取決于對固體激光器熱效應(yīng)的改善和抑制。固體激光器系統(tǒng)的熱效應(yīng)主要包括:熱透鏡效應(yīng)、熱致衍射損耗、熱退偏及熱損傷等。其中,熱透鏡效應(yīng)最為常見,也對諧振腔的設(shè)計至關(guān)重要。如何有效地抑制并減小激光晶體的熱透鏡效應(yīng)是優(yōu)化激光器系統(tǒng)所必須考慮的重要因素。因此,本文研究的主要內(nèi)容就是對激光二極管端面泵浦固體激光器的熱透鏡效應(yīng)進行數(shù)值計算和實驗測量,主要工作如下:首先對LD端面泵浦固體激光器熱透鏡效應(yīng)的計算方法進行推導(dǎo),并研究和分析其測量方法,得到了計算熱透鏡效應(yīng)的最優(yōu)方法為PDE工具箱和Runge-Kutta方法。其次,分別闡述了兩種方法求解熱傳導(dǎo)方程的基本原理,建立了激光晶體的側(cè)面和端面模型并進行分析。在此基礎(chǔ)上進行數(shù)值模擬,對比了側(cè)面恒溫、端面絕熱與側(cè)面對流、端面熱交換狀態(tài)下晶體中的溫度分布,分析了兩種方法的優(yōu)缺點。并結(jié)合泵浦光半徑... 

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 LD泵浦固體激光器的發(fā)展過程
        1.2.2 熱透鏡效應(yīng)研究現(xiàn)狀
    1.3 LD泵浦固體激光器的主要泵浦方式
        1.3.1 端面泵浦結(jié)構(gòu)
        1.3.2 側(cè)面泵浦結(jié)構(gòu)
    1.4 論文主要工作及結(jié)構(gòu)安排
2 LD端面泵浦固體激光器的熱透鏡效應(yīng)理論研究
    2.1 激光工作物質(zhì)
        2.1.1 物理特性
        2.1.2 光學(xué)特性
        2.1.3 激光特性
    2.2 熱傳導(dǎo)理論
        2.2.1 熱傳導(dǎo)方程
        2.2.2 邊界條件
        2.2.3 一階熱傳導(dǎo)方程
    2.3 熱功率密度
        2.3.1 高斯光束腰
        2.3.2 吸收系數(shù)
        2.3.3 熱導(dǎo)率
    2.4 光強
    2.5 本章小結(jié)
3 熱透鏡效應(yīng)計算原理
    3.1 PDE工具箱求解
        3.1.1 PDE工具箱求解原理
        3.1.2 PDE工具箱簡介
        3.1.3 PDE工具箱求解步驟
    3.2 Runge-Kutta方法
    3.3 本章小結(jié)
4 LD端面泵浦Nd:YVO_4激光器熱傳導(dǎo)方程的求解
    4.1 熱透鏡效應(yīng)方程的確定
        4.1.1 激光棒熱模型的建立
        4.1.2 激光棒熱方程的確定
    4.2 PDE工具箱求解
        4.2.1 激光棒側(cè)面溫度分布
        4.2.2 激光棒端面溫度分布
        4.2.3 各參數(shù)對溫度分布的影響
    4.3 Runge-Kutta方法求解
        4.3.1 激光棒內(nèi)溫度分布
        4.3.2 各參數(shù)對溫度分布的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 LD端面泵浦Nd:YVO_4激光器熱透鏡焦距的計算和測量
    5.1 熱透鏡焦距的計算原理
    5.2 熱透鏡焦距的計算
        5.2.1 PDE工具箱
        5.2.2 Runge-Kutta方法
        5.2.3 解析解模擬
        5.2.4 結(jié)果分析
    5.3 熱透鏡焦距的測量
        5.3.1 激光器的構(gòu)成
        5.3.2 測量方法
    5.4 實驗結(jié)果及分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]LD泵浦全固態(tài)藍光激光器的研究[D]. 劉艷娟.沈陽理工大學(xué) 2012
[3]880nmLD泵浦高功率連續(xù)單頻Nd：YVO4激光器的研究[D]. 王志勇.山西大學(xué) 2011
[4]DPL中聲光調(diào)Q開關(guān)衍射效率的角度匹配問題研究[D]. 戈平.西安電子科技大學(xué) 2011
[5]幾類偏微分方程的混合有限元方法[D]. 李杰.青島科技大學(xué) 2010
[6]LD端面泵浦綠光激光器及其熱效應(yīng)研究[D]. 聶建萍.西安建筑科技大學(xué) 2010
[7]LD端面泵浦Nd:KGW激光器熱效應(yīng)的理論與實驗研究[D]. 劉樹山.山東師范大學(xué) 2009
[8]LD端面泵浦激光晶體熱效應(yīng)及被動鎖模特性研究[D]. 張帥一.山東師范大學(xué) 2008
[9]固體激光器工作介質(zhì)熱效應(yīng)的有限元分析[D]. 王棟梁.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006
[10]LDA側(cè)面泵浦全固態(tài)激光器及其頻率轉(zhuǎn)換特性研究[D]. 程文雍.山東師范大學(xué) 2006



本文編號：3714246